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Title: Estudo das Propriedades Estruturais e Vibracionais do Titanato de Cobalto dopado com Ni e Mg.
Other Titles: Study of the Structural and Vibrational Properties of Cobalt Titanate doped with Ni and Mg.
???metadata.dc.creator???: PEREIRA, Joseane Freire.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: COSTA, Renilton Correia da.
???metadata.dc.contributor.referee1???: LEITE, Kennedy Agra.
???metadata.dc.contributor.referee2???: TOLEDO, Thiago Andrade de.
Keywords: Materiais cerâmicos;Estrutura ilmenita;Solução sólida;Espectroscopia Raman;Difração de raios X;Refinamento Rietveld;Ceramic materials;Ilmenite structure;Solid solution;Raman spectroscopy;X-ray diffraction;Rietveld refinement
Issue Date: 16-Mar-2023
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: PEREIRA, Joseane Freire. Estudo das Propriedades Estruturais e Vibracionais do Titanato de Cobalto dopado com Ni e Mg. 2023. 88 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Programa de Pós-Graduação em Física, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023.
???metadata.dc.description.resumo???: Neste trabalho há o interesse em compreender como o níquel (Ni2+) e o magnésio (Mg2+), interagem no composto AxCo1-xTiO3, em suas propriedades estruturais e vibracionais, após substituição atômica no titanato de cobalto (CoTiO3). A síntese foi realizada pelo método de reação de estado sólido, em intervalos regulares de 0,1 nas concentrações 0,0 ≤ x ≥ 1,0, sendo A =Ni2+ ou Mg2+. Os titanatos de cobalto, de Níquel (NiTiO3) e de Magnésio (MgTiO3) têm estrutura ilmenita, do tipo ABO3, no qual os substituintes provocam mudança nas características e propriedades das amostras, caso ocorra alguma substituição através dos cátions A e/ou B. Esses titanatos têm diversas aplicações, seja em novas tecnologias ou, até mesmo, na natureza, pois são utilizados em: capacitores, pigmentos, lubrificantes, sensores de gás, células fotovoltaicas, entre outros. Para caracterizar essas estruturas, utilizou-se duas técnicas experimentais, difração de raios X (DRX) e espectroscopia Raman. Foi observado que, para as amostras de referência, os padrões de difração de raios X e os espectros Raman, estão em concordância com os resultados encontrados na literatura. Porém, no MgTiO3 temos uma pequena fração da fase MgTi2O5. A Substituição catiônica do Co2+ por Ni2+ , no composto NixCo1-xTiO3, mostrou pequenas alterações nos difratogramas, aparecendo alguns picos de baixa intensidade. Nas medidas de espectroscopia Raman desse mesmo sistema, foi possível ver que a substituição proporciona uma mudança sutil nas posições de alguns modos vibracionais. Em contrapartida, no sistema MgxCo1-xTiO3, foi verificado mudanças nos picos de difração em algumas concentrações. Nos espectros Raman do MgxCo1-xTiO3, observamos que nas concentrações 0,7 a 0,9 ocorreram maiores alterações no espectro, exibindo efeito de surgimento e deslocamentos de novos picos. Com relação à largura dos picos, foi observada uma desordem estrutural apenas no sistema com Mg2+. Para as medidas de espectroscopia Raman com temperatura diferente da ambiente, a estrutura de NixCo1-xTiO3 sofreu um deslocamento na posição central de cada pico para menores números de onda e um alargamento nos modos vibracionais com a variação de temperatura. A substituição atômica nos sistemas NixCo1-xTiO3e MgxCo1-xTiO3 se mostrou muito interessante, apresentando a formação de uma solução sólida. Além disso, também foi investigado o comportamento da célula unitária desses compostos, sabendo que os raios iônicos do Ni2+ e do Mg2+ são próximos do número do raio do Co2+ e que o valor da massa atômica do Ni2+ é próximo do valor da massa do Co2+. No entanto, para o Mg2+ a massa atômica é menos da metade do valor da massa do Co2+. Os resultados indicaram um aumento da célula unitária em um sistema e a redução da célula unitária em outro sistema. Esperamos que, com a pesquisa empreendida, os compostos produzidos, NixCo1-xTiO3 e MgxCo1-xTiO3, contribuam para novas aplicações tecnológicas resultando em materiais com bastante importância e que as suas características, tanto de síntese, quanto estruturais e vibracionais ajudem a elucidar diversos tipos de sistemas físicos e químicos.
Abstract: In this work there is an interesting in understanding how nickel (Ni2+) and magnesium (Mg2+) interact in the compound AxCo1-xTiO3, in its structural and vibrational properties, after atomic substitution in cobalt titanate (CoTiO3). The synthesis was performed bythe solid-state reaction method, at regular intermissions of 0.1 at concentrations 0.0 ≤ x ≥ 1.0, being A = Ni2+ or Mg2+. Cobalt, Nickel (NiTiO3) and Magnesium (MgTiO3) titanates have an ABO3 ilmenite structure, in which the alternates cause a change in the characteristics and properties of the samples, in case of any substitution through the A and/or B cátions, capacitors, pigments, lubricants, gas sensors, photovoltaic cells, among others. To characterize these structures, two experimental techniques were used, X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. It hs been observed that, for the reference samples, the X-ray diffraction patterns and the Raman spectra are in agreement with the results found in the literature. Nonetheless, in MgTiO3 we have a small fraction of the MgTi2O5 phase. The cationic replacement of Co2+ by Ni2+, in the compound NixCo1-xTiO3, showed small changes in the diffractograms, appearing some peaks of low intensity. In the Raman spectroscopy measurements of the same system, it was possible to see that the substitution provides a subtle change in the positions of some vibrational modes. On the other hand, in the MgxCo1-xTiO3 system, changes in diffraction peaks wereobserved at some concentrations. In the Raman spectra of MgxCo1-xTiO3, we observed that at concentrations 0.7 to 0.9 there were greater changes in the spectrum, exhibiting the effect of emergence and displacements of new peaks. Regarding the width of the peaks, a structural disorder was observed only in the system with Mg2+. For Raman spectroscopy measurements with temperature different from the environment, the structure of NixCo1-xTiO3 underwent a shift in the central position of each peak to lower wavenumbers and a widening in vibrational modes with temperature variation. The atomic substitution in the NixCo1-xTiO3 and MgxCo1-xTiO3 systems proved to be fascinating, presenting the formation of a solid solution. In addition, the behavior of the unit cell of these compounds was also investigated, knowing that the ionic rays of Ni2+ and Mg2+ are closer to the number of the radius of Co2+ and that the value of the atomic mass of Ni2+ is closer to the value of the mass of Co2+. In spite of that, for Mg2+the atomic mass is less than half the mass value of Co2+. The results indicated an increase of the unit cell in one system and the reduction of the unit cell in another system. We hope that, with the research undertaken, the compounds produced, NixCo1-xTiO3 and MgxCo1-xTiO3, will contribute to new technological applications resulting in materials with great importance and that their characteristics, both synthese, structural and vibrational will help to elucidate various types of physical and chemical systems.
Keywords: Materiais cerâmicos
Estrutura ilmenita
Solução sólida
Espectroscopia Raman
Difração de raios X
Refinamento Rietveld
Ceramic materials
Ilmenite structure
Solid solution
Raman spectroscopy
X-ray diffraction
Rietveld refinement
???metadata.dc.subject.cnpq???: Física
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/34903
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